(接前文：实验室以开张就遇到挫折）

经过两个多月的辛苦努力，我们用聚碳硅烷制备多孔碳化硅的实验没有取得任何进展，我对聚碳硅烷方案的热情也随着时间的流逝在慢慢降温。冷静下来后，我就想：除了聚碳硅烷裂解外，生成碳化硅的方法还有很多，别的方法也应该可以在纳米颗粒外形成一层碳化硅。于是，又把组里仅有的两个成员—靳老师和小梁，召集到一起开会。

小组会上，靳老师又提出气相沉积法和溶胶-凝胶法也可以制备碳化硅，他以前在碳材料室的时候看见有人做过，但不是做多孔碳化硅。对化学气相沉积法，我了解一些。这种方法制备出来的主要是碳化硅纳米颗粒，比表面积也不高。我让靳老师讲了讲溶胶-凝胶法制备碳化硅的过程。这种方法主要采用正硅酸乙酯和酚醛树脂作为前驱体，先制备成凝胶。正硅酸乙酯分子中，一个硅原子和四个乙氧基（-OCH₂CH₃）相连。在水存在条件下，它可以发生水解，形成硅胶。酚醛树脂是由苯酚和甲醛缩聚形成的一类高分子物质，可以在酒精等溶剂中溶解。将正硅酸乙酯和酚醛树脂溶解在酒精中形成溶液，加入酸让正硅酸乙酯发生水解，溶液就变成了溶胶。再加入一些能促进硅胶分子交联的化学物质，溶胶就变成了一种类似果冻的透明凝胶，干燥后就形成碳质硅凝胶。这种干凝胶在惰性气氛下加热，其中的水分和有机组分脱除，酚醛树脂发生炭化，转化成一种由氧化硅和碳组成的均匀混合物。再继续升高温度，碳和氧化硅发生碳热还原反应，生成碳化硅。

听完靳老师的介绍后，我觉得溶胶-凝胶法也可以制备多孔碳化硅。不是要形成溶胶吗？在溶胶凝固前加入纳米颗粒，使纳米颗粒和溶胶一起固化，这样纳米颗粒就可以镶嵌在凝胶中，或者说，在纳米颗粒表面裹上了一曾厚厚的果冻状凝胶。把这种纳米颗粒和凝胶复合物一起放进炉子中加热，碳热还原反应后生成的碳化硅就会附着在纳米颗粒的外表面，再除去纳米颗粒，不就得到中空的碳化硅球了吗？这种方法的基本思路还和我们前面用聚碳硅烷裂解制备多孔碳化硅是一致的。这又给了我一次证实自己“奇妙想法”的机会，我心中不禁又有点儿飘飘然了。

但是用来做模板的纳米氧化锌没有了，不能总问别人白要去。这时，我想起我读博士那会儿所里有好多人都在做纳米氧化铝，用的也是溶胶凝胶法。制备方法也很简单，先将铝盐水溶液水解形成氢氧化物、然后缓慢脱水使铝羟基发生交联。如果在氧化铝还处于溶胶阶段的时候，就把它和正硅酸乙酯等形成的溶液混合起来，等形成凝胶后不等于把氧化铝纳米颗粒均匀地分散到碳硅凝胶中了吗？这种方案需要的试剂，我们都有，所以很快就开始实验了。

由于有前几次失败的教训，所以我对这次能不能一次成功，也不敢奢望。碳热还原反应结束后，样品先在马福炉中烧掉没有反应的碳，然后用硝酸和氢氟酸洗去残留的氧化硅，最后得到的样品是一种轻飘飘的浅绿色粉末。这回我们都觉得是碳化硅无疑了，因为想不出在我们的体系中还能有什么东西在硝酸和氢氟酸的长时间浸泡下能得以幸存。而且，样品放进瓶子中后团成一团，非常轻，几乎可以肯定是多孔碳化硅了。

接下来的事情就是表征，证明我们得到的样品确实是多孔碳化硅，比表面积多高，孔径怎样分布等。我们先把样品送去做了个X-射线衍射。从X-射线衍射结果上，可以清楚看到五个较强的衍射峰，分别位于2q角为35.6°,41.35°,60.0°和71.7°以及75.9°等处。现在由于有商业软件的帮助，很快就可以给出与这些衍射锋对应的物质。2002年的时候，人们只能通过与标准XRD卡片对比才能确定样品的成分。在写这篇文章的时候，我曾让同事找一张立方碳化硅的标准XRD卡片，可惜没能找到，只好先用一张氧化硅的卡片（图3）充数。在这张卡片中，表格最上面两行分别是氧化硅中常用的几种晶面的面间距，以及相应XRD峰的相对强度。有X射线衍射仪的实验室，一般都会由好几个抽屉的XRD，供人查对。好在人们一般都知道自己的样品是什么，直接找出那张卡片对比就可以了，因此也不是特别费事。经过对比，我们发现这五个锋与立方相碳化硅的（111）、（200）、（220）、（311）以及（222）晶面一一对应，说明我们确实得到了立方相碳化硅（PDS 29-1129），也就是b-SiC，没有其它杂质。我们又把样品送去测了一下比表面积和孔分布，结果更令人激动。每克样品的表面积竟然有160平方米，这几乎是我们看过文献中最高的比表面积结果，而且样品在10纳米左右有一个比较集中的孔分布。看来，我们已经得到了我们想要的东西。不过，且慢，眼见为实！我们还需要在电子显微镜下看看，才能最终确定。

 实验结果的变化有时就像股票价格一样，今天涨停让你快乐地飞上了天，第二天又让你从天上一下子掉到地下室。我原本以为，能在电镜照片上看到具有丰富多孔结构的碳化硅，可实际上看到的却是外面包裹着一层东西的纳米线。看到这样的结果，我前几天激动的心情，一下子又降到了冰点。不过，既然选择了科学研究作为自己的职业，也就是选择了和失败为伍。正是因为有一次又一次失败的烦恼，才能一次又一次体会到成功的乐趣。

         一阵失望过后，我又仔细看了看那些照片，觉得我们做了这么多工作应该不会白费。照片上显示的虽然不是多孔碳化硅，却是非常细的线状物。这种线状物应该就是碳化硅，而且这种碳化硅纳米线具有核-壳结构，如果弄清楚纳米线外面的壳层是什么的话，也可以写一篇小文章。由于样品已经经过了高温烧碳以及氢氟酸和盐酸的长时间处理，可能的杂质应该都已经除干净了，这个壳层会是什么呢？我们测了一下样品的红外光谱，发现在波数1100cm^-1的地方出现了一个明显的吸收峰，这个吸收峰应该是由硅氧键（Si-O）吸收引起的。我又看了一些文献，结合文献中观点，认为纳米线表面的壳层为氧化硅层。文献中普遍的观点是，这个氧化层很难用氢氟酸除干净。几年后，我的一个德国朋友用高分辨透射电镜和电子能量损失谱分析了另一种链珠状碳化硅外表的壳层，发现该壳层仍然是碳化硅—无定形的碳化硅。也许，我们这个纳米线样品表面的壳层也是无定形的碳化硅？可惜，我们当时不知道还有这些先进的表征方法，只能根据红外光谱断定它是氧化硅了。

另外，我觉得我们还应该解释一下这种纳米线是怎样形成的。关于纳米线的形成，一般认为是通过气-液-固过程形成的。1964年，瓦格纳（R. S. Wagner）和埃利斯(W. C. Ellis)在研究晶须生长时提出了这个观点，后被人广泛采纳。我们对刚从气氛炉中取出来、还没有经过烧碳和酸洗处理的样品，也进行了电镜观察，发现电镜照片中出现了很多白色的小圆球，有的圆球下面还连着纳米线，看起来很像雨后草地上出现的小蘑菇。根据这些信息，我们断定碳化硅纳米线也是通过气-液-固机理形成的。沿用文献中公认的观点解释自己的实验结果，毫无疑问是最最保险的。尤其是科研路上的新手，大多数时候都会这样选择。然而，当习惯变成自然以后，大脑中那些富有创新精神的细胞也会因为长期无所事事而逐渐退化、消失。

 还是在读研究生的时候，每当我拿着写好的文章给我的导师钟老师看的时候，他总会问我：“你这篇文章里有什么新的或者是跟别人不太一样的东西？”这时候，我总是先挠挠头，然后不太自信地说：“好像还没有看到用这种方法研究这个问题的。”那时候，我的课题是用蒙特卡洛方法模拟催化反应过程，所以这个回答总能帮我蒙混过关。

现在虽然没有人这么问我了，可是我也得想想我们的工作有什么特别之处。碳化硅纳米线早有人报道过，溶胶凝胶法制备碳化硅也不是我们的首创，那凭什么让人家发表你的文章？经过一番分析，我觉得我们在实验方法上还是有些“不同”的，就是在碳硅二元凝胶形成过程中加入了铝溶胶。由于加入了铝溶胶，在高温碳热还原过程中可能形成了一些非常细小的熔融态铝液珠。从这些熔融态铝液珠中生长出来的纳米线，因为液珠很小因而具有更小的直径，所以也具有较高的比表面积。这样一来，我们用一种改进了的方法制备出具有核壳结构的碳化硅纳米线，而且用大家公认的观点解释纳米线的形成也做到了自圆其说。

由于靳老师和小梁都没有写过英文文章，我只好自己捉刀上场。文章写好后，我觉得水平一般，为保险起见就选了一个影响因子较低的杂志《材料科学快报》（Mater. Sci. Lett.）。投过去后，没怎么修改就发表了。我们都很高兴，因为课题组成立了一年多，总算有点“成果”了。这是课题组成立后发表的第一篇实验方面的文章，当然也是我跟碳化硅结缘后发表的第一篇文章。

本以为这篇文章的事情就到此为止了，没想到过了一段时间后，传达室打电话说：有个从美国寄来的特快专递包裹，让我过去拿一下。我觉得很奇怪，我从来没去过美国，最近跟美国的同学或朋友也没有联系过，谁会给我寄东西呢？拿回来拆开一看，里面是《材料科学快报》的封面，有二十多份。开始我们都没有反应过来，不知道怎么回事,因为我们之前也没有预定过这东西。后来，还是小粱眼睛尖，说：“封面上这张照片跟我们碳化硅的电镜照片有点像。”我仔细一看，可不是吗？就是我们那篇文章中的照片！原来是我们文章中的照片被选为杂志封面了，出版社特地给我们寄来一些当期杂志的封面。

我以前也发表过一些文章，还从来没有体验过这样的惊喜。《材料科学快报》的影响力虽然比较低，但是论文图片能被选为封面还是让我高兴了好一阵子。